CHERIoT 与 Ibex 中的 PMP 面积比较
硬件体系结构
2025-05-14 v1 密码学与安全
摘要
内存安全是现代嵌入式系统的关键关注点，尤其是在安全敏感的应用中。本文探讨了在 Ibex RISC-V 核心上添加内存安全扩展所导致的面积影响，具体 focus 于物理内存保护（PMP）和面向物联网的 RISC-V 能力硬件扩展（CHERIoT）。我们使用面向开放 FreePDK45 工艺的商业工具对扩展后的 Ibex 核心进行综合，并提供详细的面积分解与结果讨论。我们考虑的 PMP 配置具有 16 个 PMP 区域。我们发现，PMP 扩展使核心大小增加 24 千门等效（kGE），CHERIoT 扩展使核心大小增加 33 kGE。这种增加主要源于用于存储受保护内存信息的额外状态。虽然在 Ibex 的面积中，这一增加分别相当于 42% 和 57%，但在整个系统中影响微乎其微。在类似安全微控制器 OpenTitan Earl Grey 的完整系统级联（SoC）中，其中心部件仅占总面积的一小部分，估计的系统级开销分别为 PMP 0.6% 和 CHERIoT 1%。鉴于这些扩展提供的安全收益，面积权衡是合理的，使 Ibex 成为安全嵌入式应用的有力选择。
关键词
引用
@article{arxiv.2505.08541,
title = {Area Comparison of CHERIoT and PMP in Ibex},
author = {Samuel Riedel and Marno van der Maas and John Thomson and Andreas Kurth and Pirmin Vogel},
journal= {arXiv preprint arXiv:2505.08541},
year = {2025}
}
备注
6 pages, 4 figures